(57)【要約】【課題】磁界によって感度が変化する真空計の測定子を、磁界中の最適位置に配するように構成された真空処理装置を提供する。【解決手段】真空処理装置１００は、真空ポンプ３６により内部が減圧された真空処理室３０と、真空処理室３０内に磁界を形成する一対の磁界形成手段３２、３３と、真空処理室３０内の圧力を測定できる真空計５０と、を備え、真空計５０の測定子は、磁界形成手段の対３２、３３の一方による磁界の強度が、磁界形成手段の対３２、３３の他方による磁界の強度によって相殺される取り付け空間に配されている。【選択図】図１
2010190694.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空ポンプにより内部が減圧された真空処理室と、
前記真空処理室内に磁界を形成する一対の第１磁界形成手段と、
前記真空処理室内の圧力を測定できる真空計と、
を備え、
前記真空計の測定子は、前記第１磁界形成手段の対の一方による磁界の強度が、前記第１磁界形成手段の対の他方による磁界の強度によって相殺される取り付け空間に配されている真空処理装置。
【請求項２】
前記真空計は、電離真空計である請求項１に記載の真空処理装置。
【請求項３】
前記電離真空計の測定子は、熱電子を放出するフィラメントと、前記熱電子の衝突によって電離された前記真空処理室内の気体分子のイオンを捕集するコレクタと、を備える熱陰極型に構成されている請求項２に記載の真空処理装置。
【請求項４】
前記第１磁界形成手段の対として、前記真空処理室を挟み、互いの中心軸を共通にして対置された同一構造の電磁コイルの対を用いており、前記電磁コイルのそれぞれに、同じ量のコイル電流を同じ向きに流す場合、
前記取り付け空間は、前記電磁コイル間の前記中心軸上の中点を含み前記電磁コイルのコイル面に平行な平面上に位置している請求項１に記載の真空処理装置。
【請求項５】
前記第１磁界形成手段の対として、前記真空処理室を挟み、互いの中心軸を共通にして対置された同一構造の電磁コイルの対を用いており、前記電磁コイルのそれぞれに、異なる量のコイル電流を同じ向きに流す場合、
前記取り付け空間は、前記コイル電流が大きい前記電磁コイルよりも、前記コイル電流が小さい前記電磁コイル側に位置している請求項１に記載の真空処理装置。
【請求項６】
プラズマ流を形成できるプラズマガンと、
前記プラズマ流を反発磁界によってシート状に変形できる第２磁界形成手段の対と、
前記シート状のプラズマ流を回収するアノードと、
を備え、
前記シート状のプラズマ流が、前記電磁コイルの対の空芯部を通過して前記真空処理室から前記アノードに向かい、
前記シート状のプラズマ流の広がり方向の拡散が、前記電磁コイルの対の磁界により整えられている、請求項４または５に記載の真空処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は真空処理装置に関する。特に、本発明は、真空処理装置に用いられる真空計の好適な取り付け位置に関する。
【背景技術】
【０００２】
真空中の荷電粒子（例えば、Ａｒイオン）がターゲットに衝突すると、ターゲットの原子が飛び出して、ターゲットに対置された基板に、この原子を付着できる。このようなスパッタリング技術は、従来から良く知られており、半導体素子やＬＣＤ等の製造プロセスに使用される基盤技術になっている。
【０００３】
一方、強力な反発磁界の作用により、円柱状のプラズマ流を大面積のシート状のプラズマ流（以下、「シートプラズマ」という）に形成できる技術がある（特許文献１参照）。例えば、このシートプラズマをターゲットや基板が配された真空成膜室に導くと、シートプラズマ中のＡｒイオンを用いてスパッタリング技術による大面積の成膜が行えるとされている（特許文献２参照）。
【０００４】
このようなスパッタリング装置において、真空成膜室の真空度は、スパッタリング性能をモニターするうえで重要なパラメータである。よって、真空計が、スパッタリング装置の適所に標準配置されている。例えば、高真空から超高真空に亘るワイドレンジの圧力を正確に測定でき、定量性に優れる熱陰極型の電離真空計を用いることが従来から多い（例えば、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特公平４−２３４００号公報
【特許文献２】特開２００５−１７９７６７号公報
【特許文献３】特開２００６−３４３３０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、熱陰極型の電離真空計をシートプラズマ方式の装置に配設すると、磁界の向きによって電離真空計の測定子の感度が大きく変動して、正確な真空度測定を行えない場合がある。
【０００７】
詳しくは、シートプラズマ方式の真空処理室の両側には、中心軸が共通する一対の電磁コイルが所望の間隙で対置されており、これにより、大面積のシートプラズマの面内の拡がりが適切に整えられている。
【０００８】
このため、本件発明者等は、電離真空計の測定子の感度に相関する気体分子の電離で生じたイオンの電流が、電磁コイルの対が作る磁界の変化によって影響されると考えている。よって、この場合、電離真空計の測定の信頼性を担保できない。
【０００９】
なお、電離真空計の測定原理に基づいた電離真空計の測定子の感度と磁界との間の関係の詳細は、後述する。
【００１０】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、磁界によって感度が変化する真空計の測定子を、磁界中の最適位置に配するように構成された真空処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、真空計（例えば、電離真空計）の測定子の感度と磁界との関係を基にして案出できたものであり、この真空計の測定子が、以下に述べる取り付け空間に配置されていることを特徴とする。
【００１２】
そこで、本発明は、上記課題を解決するため、真空ポンプにより内部が減圧された真空処理室と、
前記真空処理室内に磁界を形成する一対の第１磁界形成手段と、
前記真空処理室内の圧力を測定できる真空計と、
を備え、
前記真空計の測定子は、前記第１磁界形成手段の対の一方による磁界の強度が、前記第１磁界形成手段の対の他方による磁界の強度によって相殺される取り付け空間に配されている真空処理装置を提供する。
【００１３】
以上の構成により、第１磁界形成手段の対による取り付け空間での磁界の強度が互いに相殺されて弱まるので、磁界によって感度が変化する真空計の測定子を、このような取り付け空間に配することにより、当該真空計は、磁界の影響に曝され難くなり、真空計の測定の信頼性を担保できる。
【００１４】
本発明の真空処理装置に用いる前記真空計の一例は、電離真空計である。
【００１５】
電離真空計の測定子は、磁界によって感度が変化し易いので、電離真空計を用いて真空成膜室の真空度を測定する場合に、本発明を適用すると有益である。
【００１６】
また、前記電離真空計の測定子は、熱電子を放出するフィラメントと、前記熱電子の衝突によって電離された前記真空処理室内の気体分子のイオンを捕集するコレクタと、を備える熱陰極型に構成されていることが好ましい。
【００１７】
このような熱陰極型の電離真空計は、高真空から超高真空に亘るワイドレンジの圧力を正確に測定でき、定量性に優れているが、コレクタに流れ込んだイオン電流が、磁界の有無によって変動するという不都合がある。
【００１８】
よって、このような熱陰極型の電離真空計を、真空処理装置に組み込む場合に、以上に述べた電離真空計の配置の構成を取ることが特に有益である。
【００１９】
また、本発明の真空処理装置では、前記第１磁界形成手段の対として、前記真空処理室を挟み、互いの中心軸を共通にして対置された同一構造の電磁コイルの対を用いており、前記電磁コイルのそれぞれに、同じ量のコイル電流を同じ向きに流す場合においては、前記取り付け空間は、前記電磁コイル間の前記中心軸上の中点を含み前記電磁コイルのコイル面に平行な平面上に位置していると解される。
【００２０】
また、本発明の真空処理装置では、前記第１磁界形成手段の対として、前記真空処理室を挟み、互いの中心軸を共通にして対置された同一構造の電磁コイルの対を用いており、前記電磁コイルのそれぞれに、異なる量のコイル電流を同じ向きに流す場合においては、前記取り付け空間は、前記コイル電流が大きい前記電磁コイルよりも、前記コイル電流が小さい前記電磁コイル側に位置していると解される。
【００２１】
なお、以上のような取り付け空間の具体的な位置は、後述の静磁場シミュレーション技術を用いて容易かつ適切に特定できる。
【００２２】
また、本発明の真空処理装置では、プラズマ流を形成できるプラズマガンと、前記プラズマ流を反発磁界によってシート状に変形できる第２磁界形成手段の対と、前記シート状のプラズマ流を回収するアノードと、を備えてもよく、前記シート状のプラズマ流が、前記電磁コイルの対の空芯部を通過して前記真空処理室から前記アノードに向かい、前記シート状のプラズマ流の広がり方向の拡散が、前記電磁コイルの対の磁界により整えられてもよい。
【００２３】
このように、シートプラズマ方式の真空処理装置では、磁界の発生源が多く用いられているので、この真空処理装置に真空計を組み込む場合に、以上に述べた真空計の配置の構成を取ることが特に有益である。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、磁界によって感度が変化する真空計の測定子を、磁界中の最適位置に配するように構成された真空処理装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施形態によるシートプラズマ方式のスパッタリング装置（真空処理装置）の一構成例を示した概略図である。
【図２】電離真空計の構成の説明に用いる図である。（ａ）では、電離真空計の構成が、三極真空管に擬して描かれており、図中の円内が電離真空計の測定子の部分に相当する。また、（ｂ）では、測定子の空間電位が模式的に図示されている。
【図３】本発明の実施形態のスパッタリング装置に用いる電離真空計の測定子の取り付け空間の一例を模式的に示した図である。（ａ）は、シートプラズマを側面視した場合の模式図であり、（ｂ）は、シートプラズマを平面視した場合の模式図である。
【図４】第２および第３電磁コイルの対のそれぞれに、同じ量のコイル電流を同じ向きに流した場合の、静磁界シミュレーション結果の一例を示した図である。
【図５】本発明の変形例１のスパッタリング装置に用いる電離真空計の測定子の取り付け空間の一例を模式的に示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００２７】
図１は、本発明の実施形態によるシートプラズマ方式のスパッタリング装置（真空処理装置）の一構成例を示した概略図である。
【００２８】
なお、ここでは、便宜上、図１（後述の図３、図４および図５でも同じ）に示す如く、プラズマ輸送の方向をＺ方向にとり、このＺ方向に直交し、かつ棒磁石２４Ａ、２４Ｂ（後述）の磁化方向をＹ方向にとり、これらのＺ方向およびＹ方向の両方に直交する方向をＸ方向にとって、本スパッタリング装置１００の構成を述べる。
【００２９】
本実施形態のスパッタリング装置１００（真空処理装置）は、図１に示す如く、カソードＣ（後述）およびアノードＡ（後述）間の放電により、放電プラズマ流（荷電粒子流）を高密度に形成するプラズマガン４０（荷電粒子流形成器）と、このプラズマガン４０に放電発生用の電力を供給できるプラズマガン電源（図示せず）とを備える。
【００３０】
上述のプラズマガン４０は、図１に示すように、カソードユニット４１と、一対の中間電極Ｇ1、Ｇ2とを備える。
【００３１】
そして、カソードユニット４１は、耐熱ガラス製の円筒状のガラス管４１Ａと、円板状の蓋部材４１Ｂとを備えており、カソードユニット４１の内部は、放電空間として機能している。このガラス管４１Ａは、適宜の固定手段（締結ボルトなど；図示せず）により、中間電極Ｇ1および蓋部材４１Ｂとの間で気密に配されている。このため、中間電極Ｇ1の通孔（図示せず）を介して、放電空間で生成されたプラズマをカソードユニット４１から外部に引き出すことができる。
【００３２】
また、蓋部材４１Ｂには、放電誘発用の熱電子放出が可能な六ホウ化ランタン（ＬａＢ6）製のカソードＣが配置されている。また、蓋部材４１Ｂには、放電電離用の放電ガス（例えば、アルゴンガス）を供給する手段（図示せず）が設けられている。
【００３３】
上述のプラズマガン電源は、プラズマガン４０に電力を供給できる電力発生部（図示せず）と、各中間電極Ｇ1、Ｇ2のそれぞれに対応して配され、中間電極Ｇ1、Ｇ2を流れる電流を制限する抵抗素子（図示せず）と、を備える。
【００３４】
なお、ここでは、プラズマガン４０の電源系の回路図の図示を省略しているが、中間電極Ｇ1および中間電極Ｇ2はそれぞれ、プラズマガン４０の放電空間においてカソードＣとの間で補助放電（グロー放電）を適切に維持できるよう、中間電極Ｇ1および中間電極Ｇ2のそれぞれに対応する抵抗素子を介して電力発生部と接続されている。
【００３５】
このグロー放電においては、プラズマガン４０の放電空間への荷電粒子（ここではＡｒ+と電子）の供給が、Ａｒ+のカソードＣへの衝突時に起こる二次電子放出および電子によるアルゴン電離によりなされ、これにより、プラズマガン４０の放電空間には、荷電粒子の集合体としての放電プラズマが形成される。その後、プラズマガン４０では、カソードＣの加熱で起こる熱電子放出に基づいた主放電（アーク放電）に遷移する。このように、プラズマガン４０は、プラズマガン電源（図示せず）に基づく低電圧かつ大電流のアーク放電により、カソードＣとアノードＡとの間に高密度の放電を可能にする、圧力勾配型ガンである。
【００３６】
以上のようにして、Ｚ方向の輸送中心に対して略等密度分布の円柱状のアーク放電プラズマ流（以下、「円柱プラズマ２２」という）がシートプラズマ変形室２０へ引き出される。
【００３７】
次に、スパッタリング装置１００のシートプラズマ変形室２０の構成およびその周辺構成について述べる。
【００３８】
シートプラズマ変形室２０（シートプラズマ輸送室）は、図１に示すように、減圧可能なシートプラズマ輸送用の空間２１（以下、「シートプラズマ輸送空間２１」という）を有している。
【００３９】
このようなシートプラズマ変形室２０の周囲には、このシートプラズマ変形室２０を取り囲み、円柱プラズマ２２のＺ方向の推進力を発揮する第１電磁コイル２３（円形の空心コイル）が配設されている。
【００４０】
なお、第１電磁コイル２３の巻線には、カソードＣ側をＳ極、アノードＡ側をＮ極とする向きのコイル電流が通電されている。
【００４１】
また、この第１電磁コイル２３のＺ方向の前方側（アノードＡに近い側）には、Ｘ方向が軸方向である一対の角形の棒磁石２４Ａ、２４Ｂ（永久磁石；磁界形成手段の対）が、シートプラズマ変形室２０（シートプラズマ輸送空間２１）を挟むように、Ｙ方向に所定の間隔を隔てて配設されている。ここでは、これらの棒磁石２４Ａ、２４ＢのＮ極同士（同極同士）が対置している。
【００４２】
第１電磁コイル２３によりシートプラズマ輸送空間２１に形成されるコイル磁界と、棒磁石２４Ａ、２４Ｂによりシートプラズマ輸送空間２１に形成される磁石磁界との相互作用に基づいて、円柱プラズマ２２は、その輸送方向（Ｚ方向）の輸送中心を含むＸＺ平面（以下、「主面Ｓ」という）に沿って拡がる、均一なシート状のプラズマ流（以下、「シートプラズマ２７」という）に変形される。
【００４３】
なお、以上の磁界によるシートプラズマ２７の形成法はすでに公知である。よって、この詳細な説明は、ここでは省略する。
【００４４】
このようにして、シートプラズマ２７は、図１に示す如く、シートプラズマ変形室２０と真空成膜室３０（真空処理室）との間に形成されるスリット状の通路２８を介して真空成膜室３０へ引き出される。
【００４５】
次に、スパッタリング装置１００の真空成膜室３０の構成について述べる。
【００４６】
真空成膜室３０は、シートプラズマ２７中のＡｒ+（アルゴン正イオン）の衝突エネルギーによりターゲット３５Ｂの材料（例えば銅）をスパッタ粒子として放出する、導電性（例えば、アルミ合金やステンレスなどの金属製）の成膜チャンバに相当する。この真空成膜室３０は、図１に示すように、接地されており、円柱状の成膜空間３１を有する。また、この成膜空間３１は、バルブ３７により開閉可能な排気口からターボポンプなどの真空ポンプ３６により真空排気される。これにより、この成膜空間３１はスパッタリングプロセス可能なレベルの真空度にまで速やかに減圧される。
【００４７】
ここで、本実施形態では、図１に示すように、真空成膜室３０内の真空度をワイドレンジに測定可能な電離真空計５０（例えば、熱陰極型の電離真空計）の測定子５０Ａが、真空成膜室３０の上壁に配設されている。なお、この電離真空計５０の測定子５０Ａの構成および配設位置については後述する。
【００４８】
また、本実施形態では、ターゲット３５Ｂは、図１に示すように、直流のバイアス電源５２により適宜の電力（例えば、−１０００Ｖ程度の負電圧）が印加されている。
【００４９】
このような電圧の印加により、シートプラズマ２７中のＡｒ+がターゲット３５Ｂに向かって引き付けられ、Ａｒ+がターゲット３５Ｂに衝突する。すると、この衝突エネルギーにより、ターゲット３５Ｂからスパッタ粒子が基板３４Ｂに向かって放出される。
【００５０】
また、基板３４Ｂは、図１に示すように、高周波のバイアス電源５１により適宜の電力（例えば、ＲＦ高周波電力）が印加されている。
【００５１】
これにより、シートプラズマ２７を横切る際にシートプラズマ２７の作用により電離されたスパッタ粒子（例えばＣｕ+）を、上述のＲＦ高周波電力のセルフバイアスによって基板３４Ｂに適切に引き込むことができる。
【００５２】
次に、真空成膜室３０の周辺の構成を説明する。
【００５３】
真空成膜室３０のプラズマガン４０と反対側の側方には、アノードＡが配置され、真空成膜室３０とアノードＡとの間には、シートプラズマ２７の通路２９が設けられている。
【００５４】
アノードＡは、プラズマガン４０のカソードユニット４１に対して所定の基準電位が与えられる。これにより、アノードＡは、カソードＣおよびアノードＡの間のアーク放電に基づくシートプラズマ２７中の荷電粒子（特に電子）を回収する役割を有している。
【００５５】
また、アノードＡの裏面（カソードＣに対する対向面の反対側の面）には、アノードＡ側をＳ極、その反対側をＮ極とした永久磁石３８が配されている。
【００５６】
この永久磁石３８のＮ極から出てＳ極に入る主面Ｓに沿った磁力線により、アノードＡに向かうシートプラズマ２７の幅方向（プラズマの拡がり方向）の拡散を抑えるようにシートプラズマ２７が幅方向に収束される。その結果、シートプラズマ２７の荷電粒子が、アノードＡに適切に回収される。
【００５７】
また、図１に示すように、第２電磁コイル３２および第３電磁コイル３３（いずれも円形の空芯コイル）が、互いの中心軸２００（図３参照）を共通にして対をなして設けられている。そして、第２電磁コイル３２および第３電磁コイル３３は、真空成膜室３０の成膜空間３１を挟み、異磁極同士（例えば、第２電磁コイル３２はＮ極、第３電磁コイル３３はＳ極）を向かい合わせて対置されている。
【００５８】
なお、本実施形態では、第２および第３電磁コイル３２、３３が作るコイル磁界の相殺現象に基づいて上述の電離真空計５０の測定子５０Ａの取り付け空間が決定されているが、その詳細は後述する。
【００５９】
以上の構成により、シートプラズマ２７は、第２および第３電磁コイル３２、３３の空芯部を通過して真空成膜室３０からアノードＡに向かい、その間に、シートプラズマ２７は、第２および第３電磁コイル３２、３３の対が作るコイル磁界（例えば１０Ｇ〜３００Ｇ程度）によって、プラズマの拡がり方向の拡散を適切に抑えるように整形されている。
【００６０】
なお、以上に述べたシートプラズマ変形室２０と真空成膜室３０との間やシートプラズマ変形室２０とプラズマガン４０との間は、慣用の真空シール（Ｏリングなど）および締結手段（締結ボルトなど）を用いて気密に連結されているが、このような慣用手段の図示および説明は、ここでは省略する。
【００６１】
次に、本発明の実施形態の特徴部である電離真空計５０（特にその測定子５０Ａ）の構成について図面を参照しながら説明する。
【００６２】
本実施形態では、電離真空計５０の一例として、高真空から超高真空に亘るワイドレンジの圧力を正確に測定でき、定量性に優れる熱陰極型電離真空計を用いている。よって、ここでは、熱陰極型電離真空計（但し、単に「電離真空計」と略す場合がある）の構成を述べる。
【００６３】
図２は、電離真空計の構成の説明に用いる図である。図２（ａ）では、電離真空計５０の構成が、三極真空管に擬して描かれており、図中の円内が電離真空計５０の測定子５０Ａの部分に相当する。図２（ｂ）では、測定子５０Ａの空間電位が模式的に図示されている。
【００６４】
まず、電離真空計５０による真空度の測定の原理を概説する。なお、電離真空計５０による真空度の測定原理自体は、公知である。
【００６５】
よって、ここでは、「エネルギー理工学設計演習・実験２」別冊と題されたインターネット＜URL  http://www.nucleng.kyoto-u.ac.jp/PEOPLE/IKUJI/edu/vac/chap3/ig.html＞の資料（高木郁二著）を参考にして、当該測定原理を説明する。
【００６６】
図２（ａ）に示すように、フィラメントＦが通電されて、フィラメントＦが高温に加熱されると、熱電子がフィラメントＦから放出する。すると、熱電子は、正電圧Ｖ１（図２（ｂ）参照）が印加されたグリッドＧに向かって加速される。グリッドＧは、細い金属が網目状に形成されており、グリットＧの金属部分の面積が小さいので、熱電子の大部分は、グリッドＧに捕集されずに通り抜ける。しかし、グリッドＧと対置されたコレクタＣＯには、負電圧Ｖ２が印加されており（図２（ｂ）参照）、熱電子は、クーロン斥力により、コレクタＣＯに到達できず、図２（ａ）に示すように、コレクタＣＯの手前でＵターンする。このように、熱電子はフィラメントＦとコレクタＣＯとの間を往復運動し、最終的には、グリッドＧに捕集される。
【００６７】
フィラメントＦとコレクタＣＯとの間の空間に気体分子が存在すると、往復運動している熱電子が気体分子に衝突し、これにより、気体分子がイオンと熱電子とに電離する場合がある。この電離現象によって生じた熱電子は、フィラメントＦから放出された熱電子と同様に往復運動し、最終的にはグリッドＧに捕集される。一方、フィラメントＦとグリッドＧとの間の空間において、電離現象によって生じたイオンは、フィラメントＦに捕集される。また、図２（ａ）に示すように、グリッドＧとコレクタＣＯとの間の空間において、電離現象によって生じたイオンはコレクタＣＯに捕集される。この場合、コレクタＣＯへの捕集効率をａ、熱電子と気体分子との間の電離断面積をσ、気体分子の密度をｎ、フィラメントＦから放出される熱電子の電流をＩｅ、熱電子がグリッドＧに捕集されるまでに空間を飛行する平均距離を Ｌ とすると、コレクタＣＯに流れる電流（イオン電流）Ｉion は、下記式（１）で表される。
Ｉion = Iｅ×ｎ×σ×Ｌ×ａ  ・・・  （１）
式（１）において、平均距離Ｌ、捕集効率ａ、電離断面積σは定数である。また、熱電子の電流Ｉｅを一定に制御すると、式（１）により、イオン電流Ｉionは、気体分子の密度ｎに比例する。理想気体を考えると、ｐ＝ｎ×ｋ×Ｔ（Ｐ：気体圧力、ｋ：ボルツマン定数、Ｔ：気体の絶対温度）なので、結局、Ｉionは、圧力Ｐ（真空度）に比例し、イオン電流Ｉionを測定ことにより、気体分子の圧力Ｐ（真空度）を知ることができる。具体的には、下記式（２）により、両者の関係が表される。
Ｉion＝Ｗ×Iｅ×Ｐ  ・・・（２）
なお、ここで、比例定数Ｗが、電離真空計５０の測定子５０Ａの感度（電離真空計係数）と呼ばれ、圧力の逆数の次元を持っている。
【００６８】
ここで、本件発明者等は、このような電離真空計５０の測定子５０Ａの感度が、磁界中において変動する場合があると考えている。つまり、電離真空計５０の近傍に磁界が形成されると、コレクタＣＯに流れ込むイオン電流Ｉionの変化が起こり、ひいては、電離真空計５０の測定子５０Ａの感度を一定に保てず、電離真空計５０の測定値の信頼性が損なわれると考えている。
【００６９】
例えば、図２（ａ）に示すように、イオンのドリフト方向と垂直に磁界Ｈが存在する場合、この磁界Ｈのローレンツ力によって、イオンのドリフトが、この磁界Ｈの方向に曲げられ、これにより、イオンの一部をコレクタＣＯに捕集できなくなる。よって、コレクタＣＯに流れ込んだイオン電流Ｉionが、磁界Ｈの有無によって変動する。
【００７０】
そこで、本実施形態では、以上の知見を基にして、スパッタリング装置１００に用いる電離真空計５０の測定の信頼性を担保できる構成が案出されており、具体的には、この電離真空計５０の測定子５０Ａが、以下に述べる取り付け空間３０１（図３参照）に配置されていることを特徴とする。
【００７１】
図３は、本発明の実施形態のスパッタリング装置に用いる電離真空計の測定子の取り付け空間の一例を模式的に示した図である。
【００７２】
図３（ａ）は、シートプラズマを側面視した場合の模式図であり、図３（ｂ）は、シートプラズマを平面視した場合の模式図である。
【００７３】
また、図３では、シートプラズマ２７の側面視および平面視において、中心軸２００を共通にして対置された同一構造の第２および第３電磁コイル３２、３３の対のそれぞれに、同じ量のコイル電流を同じ向きに流した場合の、第２電磁コイル３２によるコイル磁界の磁力線３２Ｂ、および、第３電磁コイル３３によるコイル磁界の磁力線３３Ｂが描かれている。ここでは、円形の第２および第３電磁コイル３２、３３をＺ方向から見た場合、第２および第３電磁コイル３２、３３のそれぞれに、時計周りとなる同じ向きのコイル電流が流れており、これにより、第２電磁コイル３２のＮ極と、第３電磁コイルのＳ極と、が互いに対向する形態の磁力線３２Ｂ、３３Ｂが示されている。
【００７４】
図３に示すように、磁力線３２Ｂ、３３Ｂによって、中心軸２００上に磁界ＨＡが形成されている。これにより、真空成膜室３０（図１参照）内のシートプラズマ２７の広がり方向の拡散が整えられている。
【００７５】
また、本実施形態では、第２電磁コイル３２によるコイル磁界と、第３電磁コイル３３によるコイル磁界と、が互いに相殺される環状の取り付け空間３０１が、第２および第３電磁コイル３２、３３が作る磁界中に存在しており、電離真空計５０の測定子５０Ａ（図１参照）は、このような取り付け空間３０１に位置するように配されている。
【００７６】
本実施形態では、第２および第３電磁コイル３２、３３のコイル磁界の強度が同じであるので、第２および第３電磁コイル３２、３３間の中心軸２００上の中点を含み、第２および第３電磁コイル３２、３３のコイル面３２Ａ、３３Ａと平行な平面３００において、両者のコイル磁界が互いに打ち消し合い、上述の取り付け空間３０１は、この平面３００上に位置していると解される。
【００７７】
つまり、この平面３００において、図３（ａ）に示すように、取り付け空間３０１のＹＺ平面内では、磁力線３２Ｂの磁束密度のＹ方向成分は、磁力線３３Ｂの磁束密度のＹ方向成分と相殺され、これらの磁力線３２Ｂ、３３Ｂの磁束密度のＹ方向成分が、ほぼゼロになると考えられる。なお、この場合、磁力線３２Ｂの磁束密度のＸ方向成分およびＺ方向成分、および、磁力線３３Ｂの磁束密度のＸ方向成分およびＺ方向成分は何れも、ほぼゼロであると考えられる。
【００７８】
一方、取り付け空間３０１のＸＺ平面（主面Ｓ；図１参照）内では、図３（ｂ）に示すように、磁力線３２Ｂの磁束密度のＸ方向成分は、磁力線３３Ｂの磁束密度のＸ方向成分と相殺され、これらの磁力線３２Ｂ、３３Ｂの磁束密度のＸ方向成分が、ほぼゼロになると考えられる。なお、この場合、磁力線３２Ｂの磁束密度のＹ方向成分およびＺ方向成分、および、磁力線３３Ｂの磁束密度のＹ方向成分およびＺ方向成分は何れも、ほぼゼロであると考えられる。
【００７９】
このように、環状の取り付け空間３０１では、第２および第３電磁コイル３２、３３が作るコイル磁界の強度が、コイル磁界の強度の相殺現象により非常に弱まり、その結果、この取り付け空間３０１が、電離真空計５０の測定子５０Ａを配設するのに好適な空間となると考えられる。
【００８０】
よって、電離真空計５０の測定子５０Ａを取り付け空間３０１近傍に配することができると、電離真空計５０は、コイル磁界の影響に曝され難くなり、電離真空計５０の測定の信頼性を担保できる。
【００８１】
次に、静磁場シミュレーション技術を用いて、取り付け空間３０１におけるコイル磁界の強度の相殺現象を確認的に検証した。
【００８２】
図４は、第２および第３電磁コイルの対のそれぞれに、同じ量のコイル電流を同じ向きに流した場合の、静磁界シミュレーション結果の一例を示した図である。
【００８３】
図４では、図１に示した第１、第２および第３電磁コイル２３、３２、３３の形状（ここでは、円形の空芯コイル）、および、棒磁石２４Ａ、２４Ｂの形状と略同一形の解析モデルが、数値計算用の単位解析領域にメッシュ分割してコンピュータ上に再現されている。
【００８４】
また、図４の解析領域に相当するメッシュには、第２および第３電磁コイル３２、３３の対のそれぞれに、同じ量のコイル電流が同じ向きに流れる状態を解析モデル上で再現できるように、適宜のデータが入力されている。
【００８５】
なお、本解析では、飽くまで、取り付け空間３０１の位置を検証することに主眼が置かれているので、このような検証の結果に影響を与えない構成要素（例えば、アノードＡの裏面に配された永久磁石３８など）のモデル化は省略されている。
【００８６】
また、本解析では、汎用の磁場解析ソフト（ＩＮＦＯＬＹＴＩＣＡ社製の「ＭａｇＮｅｔ」）が解析ツールとして用いられている。
【００８７】
更に、図４では、上述のコイル磁界の強度（磁束密度）の大小を、グレイスケールで表しており、詳しくは、濃いグレイ領域は、高磁界強度領域Ｈ、或いは、低磁界強度領域Ｌを表し、淡いグレイ領域は、高磁界強度領域Ｈと低磁界強度領域Ｌとの間の中間磁界強度領域Ｍを表している。
【００８８】
図４に示すように、低磁界強度領域Ｌが、第２および第３電磁コイル３２、３３間の中心軸上の中点を含み、第２および第３電磁コイル３２、３３のコイル面と平行な平面上に存在していることが可視化できた。つまり、低磁界強度領域Ｌが、図３の取り付け空間３０１の領域とほぼ対応している。よって、電離真空計５０の測定子５０Ａの取り付け空間３０１でのコイル磁界の強度の相殺現象の妥当性が、静磁場の解析シミュレーションの結果により裏付けられた。
【００８９】
この点を換言すると、このような静磁場シミュレーション技術を用いて、様々な条件において電離真空計５０の測定子５０Ａの取り付け空間の位置を容易かつ適切に特定可能であると判断できる。
【００９０】
以上のとおり、本実施形態のシートプラズマ方式のスパッタリング装置１００（真空処理装置）は、真空ポンプ３６により内部が減圧された真空成膜室３０（真空処理室）と、真空成膜室３０内の中心軸２００上に磁界ＨＡを形成する第２および第３電磁コイル３２、３３の対と、真空成膜室３０内の圧力を測定できる電離真空計５０と、を備える。
【００９１】
そして、本実施形態のスパッタリング装置１００では、電離真空計５０の測定子５０Ａは、第２電磁コイル３２によるコイル磁界の強度が、第３電磁コイル３３によるコイル磁界の強度によって相殺される取り付け空間３０１に配されている。
【００９２】
このような第２および第３電磁コイル３２、３３の対が作る磁界ＨＡにより、シートプラズマ２７の広がり方向の拡散を適切に整えることができる。また、第２および第３電磁コイル３２、３３の対による取り付け空間３０１でのコイル磁界の強度が互いに相殺されて弱まるので、電離真空計５０の測定子５０Ａを取り付け空間３０１に配することにより、電離真空計５０は、磁界の影響に曝され難くなり、電離真空計５０の測定の信頼性を担保できる。
【００９３】
そして、本実施形態では、電離真空計５０の測定子５０Ａが、熱電子を放出するフィラメントＦと、熱電子の衝突によって電離された真空成膜室３０内の気体分子のイオンを捕集するコレクタＣＯと、を備える。
【００９４】
このような熱陰極型の電離真空計５０は、高真空から超高真空に亘るワイドレンジの圧力を正確に測定でき、定量性に優れているが、上述のとおり、コレクタＣＯに流れ込んだイオン電流Ｉionが、磁界Ｈの有無によって変動するという不都合がある。
【００９５】
よって、熱陰極型の電離真空計５０を、シートプラズマ方式のスパッタリング装置１００に組み込む場合に、以上に述べた電離真空計５０の配置の構成を取ることが特に有益である。
【００９６】
また、本実施形態では、第２および第３電磁コイル３２、３３のそれぞれに、同じ量のコイル電流を同じ向きに流しているので、上述の取り付け空間３０１は、図４に示すように、第２および第３電磁コイル３２、３３間の中心軸２００上の中点を含み、第２および第３電磁コイル３２、３３のコイル面３２Ａ、３３Ａに平行な平面３００上に位置している。
（変形例１）
本実施形態では、第２および第３電磁コイル３２、３３のそれぞれに、同じ量のコイル電流を同じ向きに流す場合の電離真空計５０の測定子５０Ａの取り付け空間３０１について述べた。
【００９７】
そこで、本変形例では、第２および第３電磁コイル３２、３３のそれぞれに、異なる量のコイル電流を同じ向きに流す場合の電離真空計５０の測定子５０Ａの取り付け空間３０２について説明する。
【００９８】
図５は、本発明の変形例１のスパッタリング装置に用いる電離真空計の測定子の取り付け空間の一例を模式的に示した図である。
【００９９】
なお、図５は、シートプラズマを側面視した場合の模式図であり、シートプラズマを平面視した場合の模式図の図示は省略する。
【０１００】
また、図５では、シートプラズマ２７の側面視において、中心軸２００を共通にして対置された同一構造の第２および第３電磁コイル３２、３３の対のそれぞれに、異なる量のコイル電流を同じ向きに流した場合の、第２電磁コイル３２によるコイル磁界の磁力線３２Ｂ’、および、第３電磁コイル３３によるコイル磁界の磁力線３３Ｂ’が描かれている。ここでは、円形の第２および第３電磁コイル３２、３３をＺ方向から見た場合、第２および第３電磁コイル３２、３３のそれぞれに、時計周りとなる同じ向きのコイル電流が流れており、かつ、第３電磁コイル３３でのコイル電流が、第２電磁コイル３２でのコイル電流よりも大きくなっている。
【０１０１】
本変形例では、図５に示すように、磁力線３２Ｂ’、３３Ｂ’によって、真空成膜室３０内の中心軸２００上に磁界ＨＢが形成されている。これにより、シートプラズマ２７の広がり方向の拡散が整えられている。
【０１０２】
また、第２電磁コイル３２によるコイル磁界と、第３電磁コイル３３によるコイル磁界と、が互いに相殺される環状の取り付け空間３０２が、第２および第３電磁コイル３２、３３が作る磁界中に存在しており、電離真空計５０の測定子５０Ａは、取り付け空間３０２に位置するように配されている。
【０１０３】
本変形例では、第３電磁コイル３３のコイル磁界の強度が第２電磁コイル３２のコイル磁界の強度よりも強いので、コイル電流が大きい第３電磁コイル３３よりも、コイル電流が小さい第２電磁コイル３２の近傍において、両者のコイル磁界が打ち消し合い、取り付け空間３０２は、コイル電流が小さい第２電磁コイル３２側に位置していると解される。なお、図５に示すように、第２および第３電磁コイル３２、３３間の中心軸２００上の中点を含み、第２および第３電磁コイル３２、３３のコイル面３２Ａ、３３Ａと平行な平面３００を基準にすると、この取り付け空間３０２は、平面３００と第２電磁コイル３２のコイル面３２Ａとの間の領域に位置していると解される。
【０１０４】
つまり、取り付け空間３０２のＹＺ平面では、図５に示すように、磁力線３２Ｂ’による磁束密度のＹ方向成分は、磁力線３３Ｂ’による磁束密度のＹ方向成分と相殺され、磁束密度のＹ方向成分が、ほぼゼロになると考えられる。なお、この場合、磁力線３２Ｂ’による磁束密度のＸ方向成分およびＺ方向成分、および、磁力線３３Ｂ’による磁束密度のＸ方向成分およびＺ方向成分は何れも、ほぼゼロである。
【０１０５】
なお、実施形態で述べたとおり、以上の取り付け空間３０２の具体的な位置は、上述の静磁場シミュレーション技術を用いて容易かつ適切に特定できる。
（変形例２）
本実施形態では、シートプラズマ方式の装置を例示した。シートプラズマ方式の装置では、磁界の発生源が多く用いられているので、この装置に電離真空計５０を組み込む場合に、以上に述べた真空計の配置の構成を取ることが特に有益である。
【０１０６】
しかしながら、磁界の発生源が存在する真空処理装置は、これに限らない。例えば、マグネトロン方式のスパッタリング装置においても、本技術を適用することができる。
【０１０７】
また、本実施形態では、真空処理装置の一例として、スパッタリング装置を示したが、スパッタリング以外の他の真空処理装置（例えば、基板のプラズマクリーニング装置など）にも本技術を応用することができる。
（変形例３）
本実施形態では、真空計の一例として、熱陰極型の電離真空計５０を例示している。熱陰極型の電離真空計５０は、上述のとおり、高真空から超高真空に亘るワイドレンジの圧力を正確に測定でき、定量性に優れるので、スパッタリング装置１００の真空度測定において好都合である。
【０１０８】
しかし、真空計の測定子の感度が磁場の影響を受ける限りは、熱陰極型の電離真空計５０に限らず、他のタイプの真空計を使用する場合でも本技術を適用することができる。例えば、真空処理装置の真空度の測定に、冷陰極型のぺニング真空計を用いる場合でも、質量分析計を真空計の用途に用いる場合でも、本技術が適用されると有益な場合がある。
（変形例４）
本実施形態では、磁界形成手段として、電磁コイルを例示しているが、これに限らない。このような電磁コイルに代えて、円環状の板磁石（永久磁石）を使用してもよい。
【０１０９】
また、本実施形態では、第２および第３電磁コイル３２、３３の形態として、円形の空芯コイルを例示しているが、これに限らない。電磁コイルの形状は、例えば、矩形の空芯コイルであってもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１１０】
本発明によれば、磁界によって感度が変化する真空計の測定子を、磁界中の最適位置に配するように構成された真空処理装置が得られる。
【０１１１】
よって、本発明は、真空計を備える様々な真空処理装置（例えば、スパッタリング装置）に利用することができる。
【符号の説明】
【０１１２】
２０  シートプラズマ変形室
２１  シートプラズマ輸送空間
２２  円柱プラズマ
２３  第１電磁コイル
２４Ａ、２４Ｂ  棒磁石
２７  シートプラズマ
２８、２９  通路
３０  真空成膜室
３１  成膜空間
３２  第２電磁コイル
３２Ａ  第２電磁コイルのコイル面
３２Ｂ、３２Ｂ’  第２電磁コイルの磁力線
３３  第３電磁コイル
３３Ａ  第３電磁コイルのコイル面
３３Ｂ、３３Ｂ’  第３電磁コイルの磁力線
３４Ａ        基板ホルダ
３４Ｂ        基板
３５Ａ  ターゲットホルダ
３５Ｂ  ターゲット
３６  真空ポンプ
３７  バルブ
３８  永久磁石
４０  プラズマガン
４１  カソードユニット
４１Ａ  ガラス管
４１Ｂ  蓋部材
５０  電離真空計
５０Ａ  電離真空計の測定子
５１、５２  バイアス電源
１００        スパッタリング装置
２００  中心軸
３００  平面
３０１、３０２  取り付け空間
Ａ  アノード
ＣＯ  コレクタ
Ｆ  フィラメント
Ｇ  グリッド
Ｇ1、Ｇ2  中間電極
ＨＡ、ＨＢ  磁界
Ｃ  カソード
Ｓ  主面
【図１】
2010190694.tif 000003
【図２】
2010190694.tif 000004
【図３】
2010190694.tif 000005
【図５】
2010190694.tif 000006
【図４】
2010190694.tif 000007